引言
土地退化是指土地数量减少和质量降低。数量减少表现为表土丧失，或整个土体的损失，或土地被非农业占用; 质量降低则表现为土壤物理、化学和生物学方面的质量下降。近年来，随着人口增长和经济社会的快速发展，各类生产建设活动，如矿山开采、道路修建等急剧增加，致使土地退化问题日益严重。当前对矿山开采导致土地退化问题研究较多，但对道路建设引发土地退化问题重视不够。
事实上，公路工程建设不但占用了大量土地，致使表土甚至整个土体丧失，而且公路工程建设过程中进行的大量挖填活动，对土壤和植被的自然过程和自然形态也产生了剧烈扰动，加剧了土壤侵蚀，导致土壤物理、化学和生物学性质恶化，致使土地功能退化。此外，公路运营中汽车尾气、轮胎摩擦、各种散落物、融雪剂等也对土壤造成了污染，进一步加剧了土地退化问题。土地退化既是资源问题，也是环境问题，是人与自然不和谐的重要表现。因此，研究公路建设及运营中的土地退化问题，对保护我国珍贵的土地资源、营造良好的人居环境、促进人与自然的和谐发展意义重大。通过对国内外研究现状分析、归纳和总结，指出了目前我国研究中存在的问题和不足，明确了今后研究方向和重点，以期为进一步开展相关研究提供参考。
1 公路建设及运营损毁土地分析
公路建设及运营对土地的破坏可以分为直接破坏和间接破坏 (图 1)。直接破坏主要指因公路工程建设和公路运营对土地的占用和污染，主要包括公路主体工程对土地的永久占用、临时用地对土地的占用和破坏、工程施工过程中各种建筑材料和人工垃圾对土地的污染，以及公路运营导致的土壤污染等。间接破坏主要指因公路工程施工破坏了原来的地形地貌、植被等，扰乱了原始土壤的发育层次和土体构型，破坏了原来的土壤结构等，进而引发土地功能的退化。主要包括土壤侵蚀，土壤物理、化学和生物学性质的恶化等。
2 公路建设对土地的占用
我国公路建设土地使用具有占用和消耗土地面积大和土地利用效率低两大特征。早期，我国高速公路基本都建于平原丘陵地区，占用经济价值高的土地资源数量巨大，每公里占地可达到 8. 0 ～10. 7hm2以上。现在虽然加大了公路工程建设土地节约集约利用研究，但占用土地的数量依然巨大。按照交通运输部公布的最新公路工程项目建设用地标准:高速 公 路 ( 八 车 道) 占 地 仍 然 达 到 8. 615 4 ～9. 302 5 hm2/ km，一般公路 (双车道) 占地也达到1. 727 9 ～ 2. 281 9 hm2/ km。2002 年以来我国每年新增公路建设用地面积约为 14. 7 ×104hm2左右 (含村道)。其中，高速公路建设用地面积在公路建设用地总面积中占 32% 左右，其中耕地面积占 45% 左右。
国、省干线道路改造用地面积，在建设用地总面积中占 68%左右，其中耕地用量占 55% 左右。截至2011 年底，我国高速公路总里程达 8. 5 × 104km，新增占用土地资源约 70 × 104hm2，其中耕地约 55 ×104hm2 。按照 《交通运输 “十二五”发展规划》，到 2015 年我国公路总里程达到 450 × 104km，高速公路总里程达到 10. 8 ×104km，2 级及以上公路里程达到 65 × 104km，农村公路总 里 程 达 到 390 ×104km。预计到 2015 年，全国公路网占用的土地资源较目前将再增长 15% 左右，公路建设对土地需求及占用依然巨大。
3 公路建设对土壤侵蚀的影响
土壤侵蚀是公路建设造成的最常见的环境影响之一。因公路建设过程中土壤侵蚀危害极大，所以公路建设造成的土壤侵蚀问题备受关注。目前关于公路建设和运营对土壤侵蚀问题研究主要集中在公路建设损毁土壤侵蚀规模、土壤侵蚀机理、土壤侵蚀规律及侵蚀预测方法研究等几个方面。
3. 1 土壤侵蚀规模
公路建设造成的土壤侵蚀规模巨大，不同地区、不同用地类型、不同部位土壤侵蚀差别明显。广东省道路建设造成的水土流失量每年高达 462. 03 ×104m3。黄土高原塬区道路平均侵蚀模数高达 40 000t /(km2·a)。河南商丘至营廓集段高速公路建设初期该区风蚀模数为200 t/(km2·a)，但在3 a 施工建设中，植被毁坏逐步形成裸地后的风蚀模数增加为1 180 t/(km2·a)，几乎是该项目区风蚀模数的十倍。宁夏银武高速公路弃土场边坡一个雨季产生的沟蚀量达 9 779. 55 t/km2。京珠高速公路粤境南段弃土场平均侵蚀模数为 3. 24 ×104t / ( km2·a)。
赣定高速公路建设过程中土壤侵蚀模数达到 14 524t /(km2· a)。其中取土场边坡土壤侵蚀模数为22 540 t / ( km2·a)，台面土壤侵蚀模数为 10 500t / (km2·a)，弃土场边坡土壤侵蚀模数为 25 990t / (km2·a)，台面土壤侵蚀模数为14 010 t/(km2·a);路堤、路堑和施工场地边坡土壤侵蚀模数分别为16 270 t /(km2·a)，14 450 t/(km2·a) 和 6 590t /(km2·a)。
3. 2 土壤侵蚀机理
道路建设是土壤侵蚀的重要诱导因素。表土物质组成对土壤侵蚀和流失起着重要作用，道路工程建设破坏了原有的植被，形成了大量裸露地面，公路填方坡土质松散，极易形成侵蚀沟，侵蚀沟的形成不仅造成了大量的水土流失，而且成为泥沙源通往沟道河流的便捷通道。路面和沟道的存在加速了水流汇集过程和径流流速，大大影响了坡面侵蚀、泥沙沉积的方式和发生频率。公路建设导致土壤侵蚀多发的另外一个因素是道路建设改变了坡面固有的地表径流和地下水流，改变了原有水文要素。
3. 3 土壤侵蚀规律
公路建设土壤侵蚀具有时间分布上不平衡、空间上呈线状或羽状分布、土壤侵蚀量大、侵蚀类型复杂，诱发性土壤侵蚀发生频数大等特征。室内模拟试验表明有细沟产生时，长度对侵蚀有明显影响，坡长增加侵蚀量也增加。不同部位土壤侵蚀不同，路肩及坡顶侵蚀在路堤边坡侵蚀中最严重。
土壤含水率可以不同程度地减少边坡的平均风蚀量，没有任何防护措施的松散堆积物土壤风蚀量明显大于其他边坡。
3. 4 土壤侵蚀预测方法
张翼等采用实地调查法，利用 1∶ 10 000 地形图直接量测法预测了河南三灵公路水土流失量。
ZIEGLEＲ 等利用改进的 KINEＲOS2 估算公路的产流产沙，认 为 KINEＲOS2 较 适 用 于 公 路 的 侵 蚀 过程。LANE 等用人工模拟降雨在公路边坡小区 (1 ×0. 5) m 上进行试验，并对 WEPP 模型的参数进行了定量化，但没有对模型的有效性进行验证。李志刚等以模糊感知器特有算法对坡面土冲刷量进行预报，并以 MATLAB-NNTToolbox 为工具，建立了公路边坡冲刷量计算模型，对公路边坡土壤侵蚀量进行了初步预测。
4 公路建设及运营对土壤的污染
公路建设及运营过程中造成严重的土壤污染，特别是重金属污染是路域土壤的重要特征。公路路域重金属污染主要以铅为主，其次是锌、镉、铬、铜、镍和锰等。公路运营中土壤污染空间分异是当前研究的重点。研究表明，随着土壤深度增加，铅含量迅速减少，铅主要累积在表土层的 0 ～ 5 cm，距地面 10 cm 以下时，即达到土壤背景值的下限。
土壤中铅污染是以公路为轴线在其两侧呈带状顺路延伸。在距公路 0 ～ 100 m 范围内土壤铅污染明显，且与距公路的距离成反比关系，随着距公路垂直距离的增加而降低。镉在距公路 20 ～ 40 m 处出现峰值，而后逐渐下降，在距公路 50 m 范围内污染明显，距离公路 100 m 以外污染接近背景值。
5 公路建设对土壤物理、化学和生物学性质的影响
公路建设使土壤遭受机械压碾、人工践踏而造成土壤压实和板结。人为扰动使土层排列凌乱，许多土层之间没有发生学上的联系，腐殖质层被剥离或被埋藏，其他土层破碎且没有出现统一的规律，土层深浅变异较大。土壤颗粒组成极端，土壤结构受到严重破坏，通气和持水孔隙降低，水分含量降低，几乎完全失去了土壤水库的功能。土壤养分减少，肥力降低，有机质含量低，速效养分贫乏，结构差，不利于植物成活。利用程度不同的道路对其影响域内林内土壤表层温度、土壤含水量、土壤 pH 等环境因子，都呈现一定的边缘正效应。
公路建设对公路边坡土壤理化性质影响最为剧烈。边坡不具备植被生长所必需的土壤环境，坡面土状物质只是一种成土母质。边坡土壤结构性差、土质松散，抗冲刷能力低。边坡自然土壤结构彻底被破坏，上边坡一般泥土中有机质含量仅为0. 2% 左右，含水率不到 20% ，土壤微生物活性弱;下边坡有机质含量为 1. 0%，含水率为 25%，有残存的土壤微生物活动。公路阳坡土壤硬度大于阴坡，土壤水分和土壤养分均表现为阴坡 ＞ 阳坡，并且阴、阳坡的土壤水分从下往上逐渐减少，低坡高区域比高坡高区域减少速度快。
6 问题与展望
目前，国内外关于公路建设及运营过程中土地退化问题，从土地占用、土壤侵蚀、土壤污染和土壤性质恶化等方面都开展了较多的研究，为我们提供了极其有价值的参考。但从国内外研究现状和工程实践来看，关于公路建设及运营中土地退化问题的研究还是严重滞后于公路工程建设，特别是在公路建设日新月异的中国，公路建设及运营导致的土地退化问题更为突出，公路建设及运营损毁土地复垦及生态重建的工作亟需科学理论的指导。目前国内外研究还存在以下问题，对这些问题的研究亟待加强。
(1) 缺乏系统的公路建设及运营过程中土地退化、演变、恢复过程研究。由于公路线路长，跨越区域涉及到多种地形、地貌、气候和水文条件，生态环境涉及面广，目前尚没有针对公路建设和运营过程中土地，特别是土壤退化机理、土壤生态系统演变及恢复的系统而全面的研究。
(2) 缺少公路沿线土壤侵蚀发生、发展规律的系统研究。公路建设引起的土壤侵蚀类型是多样的，不同部位土壤侵蚀发生机理完全不同。当前关于土壤侵蚀的研究主要是针对个体道路或其某个部位定性的，或者基于实验室的研究，缺少长期的定位观测研究，特别是缺少自然条件下道路侵蚀规律定量的、系统的研究。由于公路建设有其自身的特殊性，其土壤侵蚀也呈现出自己的特点，因此需要系统、深入地研究影响土壤侵蚀的因子及其内在机理。
(3) 对公路建设过程中土地占用和土壤性质恶化规律研究不够。由于公路建设工程类型多，沿线土地类型多且复杂，不同公路构筑物占地规律也不同。当前研究主要是从经济利益的角度去研究占地，对节约土地只是一种兼顾的因素，尚不能从规划、设计、施工阶段将节约、集约用地作为一个限制性因素来考虑，土地占用随意性大。特别是缺少工程施工及后期管护过程中表土及土壤养分流失机理和规律研究，对表土资源缺乏保护利用。今后应加强公路建设用地节约集约利用技术和标准研究，加强对土壤资源的保护与利用等方面的研究。
感谢通讯作者戴军教授对本文的精心指导。
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